Performance enhancement of ZnO nanowires/PbS quantum dot depleted bulk heterojunction solar cells with an ultrathin Al_2O_3 interlayer

Depleted bulk heterojunction(DBH)PbS quantum dot solar cells(QDSCs),appearing with boosted short-circuit current density(J_(sc)),represent the great potential of solar radiation utilization,but suffer from the problem of increased interfacial charge recombination and reduced open-circuit voltage(V_(oc)).Herein,we report that an insertion of ultrathin Al_2O_3 layer(ca.1.2 A thickness)at the interface of ZnO nanowires(NWs)and Pb S quantum dots(QDs)could remarkably improve the performance of DBH-QDSCs fabricated from them,i.e.,an increase of V_(oc) from 449 mV to 572 mV,Jsc from21.90 mA/cm~2 to 23.98 mA/cm~2,and power conversion efficiency(PCE)from 4.29% to 6.11%.Such an improvement of device performance is ascribed to the significant reduction of the interfacial charge recombination rate,as evidenced by the light intensity dependence on Jsc and Voc,the prolonged electron lifetime,the lowered trap density,and the enlarged recombination activation energy.The present research therefore provides an effective interfacial engineering means to improving the overall performance of DBH-QDSCs,which might also be effective to other types of optoelectronic devices with large interface area.     

纳米TiO2薄膜的结构及光催化特性

利用磁控溅射方法在单晶硅和石英衬底表面沉积TiO2薄膜. 通过调节实验参量,制备出不同结构的TiO2薄膜. 通过X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱、吸收光谱等对样品进行表征,同时对不同结构的TiO2薄膜的光催化特性进行分析,发现具有网络状结构锐钛矿相的TiO2薄膜具有更高的光催化能力. 本文对不同薄膜的表面形貌和生长机理进行分析,并讨论TiO2结构和表面形貌对其光催化特性的影响.     

电子束蒸发结合热处理方法制备高质量MgxZn1-xO薄膜

利用电子束蒸发结合热处理方法在150℃下,石英衬底上生长了纤锌矿结构的MgxZn1-xO薄膜。用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),吸收光谱和室温光致发光(PL)光谱研究了退火条件和降温方式对MgxZn1-xO薄膜的微结构和光学性质的影响。在吸收光谱中,吸收边和吸收峰的蓝移说明:通过改变退火条件和降温方式,可以将MgxZn1-xO薄膜的带隙从3.37eV提高到3.61eV。从SEM的结果得出:吸收边和吸收峰的蓝移不是由量子限制效应引起的,而是形成了MgxZn1-xO合金薄膜。在XRD谱图中,没观察到属于MgO的衍射峰,700℃退火快速降温至室温薄膜的衍射峰的半高全宽(FWHM)较其他薄膜的衍射峰有所展宽,说明Mg2 已经成功地取代了ZnO中的Zn2 。薄膜的室温光致发光谱说明:通过采用快速降温,可制得高质量的MgxZn1-xO薄膜。     

包埋于氮化硅薄膜中的硅团簇的光致发光特性

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在低温下制备了富硅氢化氮化硅薄膜。利用红外吸收(IR)谱,光电子能谱(XPS)和光致发光(PL)谱,研究了在不同温度下退火的薄膜样品的结构和发光特性。在经过低温退火的薄膜中观测到一个强的可见发光峰。当退火温度较高时,随着与硅悬键有关的发光峰消失,可见发光峰位发生了蓝移。讨论了退火对薄膜中硅团簇的形成及其对发光的影响。根据Raman谱,计算了氮化硅薄膜中硅团簇的尺寸大小。通过实验结果和分析,我们认为PL谱中较强的室温可见发光峰来自于包埋于氮化硅中的硅团簇。     

氧化锌可见区发光机制

探究与缺陷相关的氧化可见区发光机制对获得高效激子发光和实现紫外激光有重要的意义，也是该领域研究的基本问题之一，本文用X射线衍射、X射线光电子能谱，电子顺磁共振和光致发光谱研究了ZnO:Mn纳米薄膜的结构和发光性质，证明了氧空位或缺陷分布于纳米晶表面，提出了可见发光中心是Vo^**和[Vo^*,electron]或[Vo^**,two electrons]复合体的发光模型。     

氧和氩等离子辅助电子束蒸发制备高质量ZnO薄膜

采用等离子辅助电子束蒸发技术制备高纯金属锌膜，然后在氧气气氛下经高温热处理得到氧化锌的多晶薄膜。X射线衍射谱的结果表明：未经热氧化样品由金属锌和氧化锌纳米晶组成，随着热氧化温度的升高氧化锌纳米晶粒长大，形成纳米氧化锌多晶薄膜且薄膜结晶性增强；光致发光谱表明：样品均具有较强的紫外自由激子发光。由于未经热氧化样品中氧化锌纳米晶粒较小，具有较强的量子限域效应，因而经高温氧化后样品发光峰有较大红移。随着热氧化温度的进一步升高，束缚激子发射随热氧化温度升高而减弱，且发光峰位随热氧化温度升高出现蓝移；变温光致发光谱表明：紫外发光主要来自自由激子发射。     

系统振动对甲基红掺杂聚乙烯醇薄膜衍射效率的影响

从实验和理论分别获得甲基红掺杂聚乙烯醇薄膜的衍射效率η随两P偏振写入光夹角2θ的变化曲线η-2θ，发现实验曲线的峰值相对理论曲线向小角度偏移。将实验系统振动作为影响两曲线峰值偏移的重要因素，引入振动调制因子对样品衍射效率的理论公式进行了修正，缩小了理论曲线相对实验曲线的峰值偏移。     

(CdZnTe,ZnSeTe)/ZnTe复合量子阱中的超快速激子衰减

为了研究低维半导体结构中的激子过程，并进一步实现超快速的激子衰减，设计了一种新型的(CdZnTe，ZnSeTe)／ZnTe复合量子阱结构，并用低压金属有机化学气相沉积方法(LPMOCVD)制备出来。用泵浦-探测方法，采用反射式光路测量了该复合结构中CdZnTe／ZnTe量子阱的激子衰减。单指数衰减拟合给690fs的下降沿时间。     

甲基橙偶氮染料掺杂聚乙烯醇薄膜的光存储特性研究

研究了甲基橙(MO)偶氮染料掺杂聚乙烯醇(PVA)薄膜的光致双折射和全息光存储特性.利用YAG激光二倍频(532nm)作为写入光,He-Ne激光(632.8nm)作为读出光,考察了不同染料浓度薄膜的光致双折射,探讨了光致双折射和泵浦光功率的关系,并实现了全息光存储.阐明了MO/PVA光存储的物理机制.     

金属光栅的非对称透射现象研究

提出一种利用表面等离子体耦合的金属光栅结构,该光栅结构因入射光的方向和耦合表面等离子体的条件不同,从不同方向入射时会有不同的透射率。周期为500 nm、填充因子为0.7的Au-SiO₂光栅结构在565~589 nm波段具有单向透射性。当填充因子为0.662时,最大透射对比率达3×10⁴。当光栅厚度为60 nm时,入射波长在570~630 nm之间的透射对比率均可达到5以上,最高透射率为43%。当光栅周期为1 100 nm时,1 530~1 590 nm波段的透射对比率均大于5,可以满足中红外波段的应用。